Question

Алюминиевый цилиндр массой 200 г вынули из кипятка и погрузили в калориметр с водой при температуре 20 °С. После установления теплового равновесия температура содержимого сосуда стала равной 30 °С. Удельная теплоёмкость алюминия равна 0,9 кДж  кг Ч °С .  Чему станет равна температура содержимого калориметра, если  погрузить в него второй такой же цилиндр, вынутый из кипятка?

Answer 1

Дано:  
Масса алюминиевого цилиндра (m) = 200 г = 0.2 кг  
Начальная температура воды и калориметра (T1) = 20 °C  
Конечная температура после установления равновесия (T2) = 30 °C  
Удельная теплоемкость алюминия (c) = 0.9 кДж/(кг*°C)

Найти:  
Температуру содержимого калориметра после погружения второго цилиндра

Решение:  
Сначала найдем количество теплоты, переданное от алюминиевого цилиндра к воде и калориметру:  
Q = c * m * ΔT,  
где ΔT - изменение температуры, можно найти как T2 - T1.  

Q = 0.9 кДж/(кг*°C) * 0.2 кг * (30 °C - 20 °C) = 0.9 * 0.2 * 10 = 1.8 кДж  

Так как второй цилиндр имеет такие же характеристики, то количество теплоты, которое он передаст воде и калориметру, также будет 1.8 кДж.  
После погружения второго цилиндра, общее количество теплоты в системе увеличится на 1.8 кДж. Это количество теплоты разделится между водой, калориметром и вторым цилиндром, приводя к новому равновесному состоянию.  

Таким образом, поскольку добавлено одинаковое количество теплоты и два цилиндра имеют одинаковые характеристики, температура содержимого калориметра после погружения второго цилиндра останется равной 30 °C.